3.

Rôle des impuretés

Les cristaux de germanium et de silicium qui contiennent de petites quantités de certaines impuretés peuvent cependant conduire l'électricité, même à basse température. Ces impuretés apportent soit un excès d'électrons, soit un défaut.

Ainsi, les éléments impurs, tels que le phosphore, l'antimoine ou l'arsenic, qui donnent les électrons, constituent des impuretés de type donneur. Ces éléments ont en effet cinq électrons périphériques. Dans le cristal semi-conducteur, quatre d'entre eux interagissent avec les électrons périphériques des atomes de germanium ou de silicium. Le cinquième électron reste libre. Par conséquent, lorsqu'un champ électronique est appliqué, les électrons restants des impuretés de type donneur peuvent se déplacer librement dans le réseau cristallin.

Les éléments impurs, tels que le gallium et l'indium, ne disposent que de trois électrons périphériques. Il leur en manque donc un pour compléter les liaisons interatomiques dans le cristal. Ces impuretés sont appelées impuretés de type accepteur : elles ont tendance à accepter des électrons d'atomes voisins pour combler le défaut d'électrons dans leur structure de liaisons périphériques. Les lacunes électroniques, qui apparaissent alors dans la structure des atomes voisins, sont à leur tour complétées par d'autres éléments. Ces lacunes se comportent donc comme des charges positives, qui se déplacent lorsque l'on applique une tension.